Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Mathematical models used to describe the properties of magneto-rheological elastomers

Kukla Mateusz, Talaśka Krzysztof, Malujda Ireneusz

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2019

|

R. 20, nr 1-2

398--402

EN

The paper presents and discusses mathematical models that are most widely used to describe the properties of magnetorheological elastomers (MREs). Magnetic elastomers are non-traditional engineering materials with an ever increasing number of practical applications in various areas of industry including transport.

PL

W artykule przedstawiono, wraz z omówieniem, najczęściej stosowane modele matematyczne wykorzystywane do opisu właściwości elastomerów magnetoreologicznych. Są to nieklasyczne materiały inżynierskie, których liczba praktycznych zastosowań, również w środkach transportu, stale wzrasta.

2

Implementation of magnetorheological elastomers in transport

Skalski P., Kalita K.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2016

|

Nr 4 (245)

189--198

EN

In the paper the comprehensive review of the research and development done on different potential applications of the magnetorheological elastomers in the automotive and aviation sector is presented. In the introduction part the magnetorheological materials are characterized. The composition of magnetorheological elastomers is described. Also, the magnetorheological fluids are mentioned. In the next part of this document the applications of the magnetorheological elastomers in the automotive sector are showed. The car suspension, the adaptive system of energy absorption, the releasable fasting system, the vibration reduction system of the car's drive shaft, the linear rod active hood lift mechanism are depicted. In the automotive industry, the new solution involving magnetorheological elastomer is described based on the Polish patent proposal.

PL

W niniejszej publikacji przedstawiony jest kompleksowy przegląd zastosowań elastomerów magneto-reologicznych w przemyśle samochodowym i lotniczym. We wprowadzaniu scharakteryzowane są materiały magnetoreologiczne. Skład elastomerów magnetoreologicznych jest opisany. Wymieniono również ciecze magnetoreologiczne. W kolejnej części pracy prezentowane są aplikacje motoryzacyjne z wykorzystaniem elastomerów magnetoreologicznych. Zawieszenie samochodu, adaptacyjny system pochłaniania energii, szybki system rozłączania, system redukcji drgań wału napędowego, aktywny mechanizm siłownika to aplikacje zawierające w swojej budowie elastomery magnetoreologiczne. Następnie, nowe rozwiązanie z elastomerem magnetoreologicznym bazujące na polskim zgłoszeniu patentowym (P-409202), mogące zostać wykorzystane w przemyśle lotniczym, zostało przedstawione. Prace zakończono podsumowaniem i bibliografią.

3

Test Stand for Investigations of Magnetorheological Elastomers

Skalski P.

Machine Dynamics Research

|

2016

|

Vol. 40, No. 4

51--57

EN

The new experimental test setup for investigations of magnetorheological elastomers was conceived and constructed in the Institute of Aviation. The goal of this paper is to present the test stand, which makes determining the magnetic parameters of magnetorheological elastomers. The magnetic hysteresis curve of the magnetorheological elastomer fabricated with the carbon iron particles dispersed in natural rubber was studied in the magnetic field. The principle of operation, and results from experiment were presented.

4

Wpływ procesów starzenia termo- i fotooksydacyjnego na właściwości mechaniczne magnetoreologicznych kompozytów elastomerowych

Masłowski M., Zaborski M.

Polimery

|

2015

|

T. 60, nr 4

264--271

PL

Zbadano wpływ procesów starzenia termo- i fotooksydacyjnego na gęstość usieciowania oraz właściwości mechaniczne kompozytów magnetoreologicznych kauczuków: etylenowo-propylenowego (EPM), butadienowo-akrylonitrylowego (NBR) oraz silikonowego (MVQ), napełnionych różną ilością mikrometrycznych cząstek magnetytu, z dodatkiem cieczy jonowych z grupy soli alkiloamoniowych. Wykazano, że obecność napełniacza wpływa na zwiększenie gęstości usieciowania kompozytów oraz ich wytrzymałości na rozciąganie. Na podstawie gęstości usieciowania i właściwości mechanicznych wulkanizatów stwierdzono, że zastosowany napełniacz nie powoduje pogorszenia ich odporności na starzenie termo- i fotooksydacyjne. Dodatek do mieszanki kauczukowej cieczy jonowych z grupy soli alkiloamoniowych, zwiększa wzmacniające działanie mikrometrycznego tlenku żelaza. Obecność cieczy jonowych w kompozytach wpływa na zwiększenie ich gęstości usieciowania, poprawę właściwości wytrzymałościowych oraz odporności na starzenie.

EN

The effect of thermooxidative and photooxidative aging processes on the crosslinking density and mechanical properties of ethylene-propylene (EPM), butadiene-acrylonitrile (NBR) and silicone (MVQ) magnetorheological rubber composites filled with various amounts of the micrometric magnetite particles using ionic liquids based on alkylammonium salts as additives. It was shown that the presence of the filler resulted in an increase in the crosslinking density and tensile strength of the composites. On the basis of these determinations it was found that the used filler did not deteriorate the thermo- and photooxidative aging resistance of the vulcanizates. The addition of ionic liquids based on alkylammonium salts to the rubber blend increased the reinforcing action of micrometric iron oxide. The vulcanizates containing ionic liquids showed increased crosslinking density, improved strength properties and resistance to aging processes.

5

Storage and loss modulus investigations of magnetorheological elastomers

Skalski P., Dębek C.

Logistyka

|

2015

|

nr 3

4408--4412, CD 1

EN

In this paper, the magnetorheological elastomers (MREs) based on natural rubber were studied. Several MRE samples, with different weight percentages of carbon iron particles, were fabricated without applying a magnetic field. Their microstructures were observed by using an environmental scanning electron microscope (SEM), and their rheological measurements were carried out using ARES rheometer. The MR effect was investigated by changing the volume of carbon iron particles.

PL

W pracy zaprezentowano badania elastomerów magnetoreologicznych (MR) zbudowanych na kauczuku naturalnym. Kilka próbek elastomeru MR z różną zawartością cząstek pyłu karbonylkowego zostało wytworzonych bez obecnego pola magnetycznego. Struktura próbek została przedstawiona na podstawie zdjęć z mikroskopu elektronowego, a pomiary reologiczne zostały przeprowadzone na reometrze ARES. Efekt magnetoreologiczny został przebadany pod kątem wielkości zawartości pyłu karbonylkowego.

6

Numerical and experimental study on soil penetration with the use of vibrating head

Małek E., Miedzińska D., Bogusz P.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2015

|

Vol. 72, nr 1

23--31

EN

Purpose: The aim of the paper is to present the numerical modeling of soil penetration with the steel cylinder and experimental research of deflection of elastomer pillows in vibrating head. Design/methodology/approach: Simulations were performed using LS-DYNA package with two different methods to represent soil: a hybrid approach combining typical Lagrangian elements with Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) particles and Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) formulation. The experimental study was performed during work of the vibrating head using optical measuring methods. Two black and white cameras of high definition (1280x800) Vision Research Phantom V12 were used. Findings: As a result of conducted numerical simulations the behavior of the soil under condition of dynamic interaction of the steel element was reflected on the base of experimental research the maximum deflection of pillows was determined. Research limitations/implications: The modeling will be used to study the coupling of steel cylinder – soil for different soil properties and different speeds of load and its correctness was prooved. The presented results of experimental studies will be used for developing a construction of MRE regulator for vibrator resonance control. Practical implications: Presented investigations are the part of a new vibrator construction development in which the modeling of soil and its interaction with the steel-like elements will be crucial for obtaining satisfactory results as well as a presented experiment. Originality/value: New solutions to enhancing effectiveness for coupled mechanical systems can be achieved by using so called “smart” materials that have one or more properties that can be significantly changed in a controlled way by external stimulation.

7

Magnetorheological materials based on ethylene-octene elastomer

Masłowski M., Zaborski M.

Polimery

|

2014

|

T. 59, nr 11-12

825--833

EN

Magnetorheological elastomer composites based on several magnetoactive fillers such as: carbonyl iron powder, gamma iron oxide, micro- and nano-sized Fe3O4 in ethylene-octene elastomer are reported and studied. To improve the dispersion of the applied fillers in a polymer matrix, ionic liquids were added during the process of composite preparation. To align the particles in the elastomer, the crosslinking process took place in a magnetic field. The effect of the amount of ferromagnetic particles and their arrangement on the microstructure and properties in relation to the external magnetic field was examined. It was found that the microstructure isotropy and anisotropy has a significant effect on the properties of the magnetorheological elastomers. Moreover, different amounts of magnetoactive fillers influence the mechanical properties (increase the tensile strength) of the composites compared to unfilled samples. The magnetic flux directed parallel to the sample surface increases the saturation magnetization of the composites. Magnetic anisotropy can also be seen by analyzing the shape of magnetization curves — steeper curves obtained for anisotropic samples support the hypothesis of a specific arrangement of the filler particles in the elastomer. The addition of ionic liquids improve the dispersion of the applied magnetoactive fillers (CIP and g-Fe2O3) in the elastomer matrix, which in turn favorably affected the network density, tensile properties and magnetorheological effect of the composites.

PL

Wytworzono magnetoreologiczne kompozyty elastomerowe (MRE) na bazie kopolimeru etylenowo-oktenowego z udziałem napełniaczy magnetoaktywnych: żelaza karbonylkowego (CIP), tlenku żelaza gamma (g-Fe2O3), mikro- lub nanometrycznego tlenku żelaza (Fe3O4). W celu zwiększenia stopnia zdyspergowania zastosowanych napełniaczy do układu dodawano różne ciecze jonowe. Kompozyty sieciowane pod wpływem pola magnetycznego wykazywały silną anizotropię cząstek napełniaczy spowodowaną ich specyficznym ułożeniem w matrycy elastomerowej. Stwierdzono, że dodatek napełniaczy magnetycznych wpływa na poprawę właściwości mechanicznych kompozytów; nastąpiło zwiększenie wytrzymałości na rozciąganie wulkanizatów w porównaniu z wytrzymałością próbek nienapełnionych. Stwierdzono również, że strumień magnetyczny ukierunkowany równolegle do powierzchni próbek, a tym samym do łańcuchów cząstek napełniaczy, powoduje zwiększenie magnetyzacji nasycenia kompozytów. Zastosowane ciecze jonowe z grupy soli alkiloamoniowych zwiększają stopień zdyspergowania magnetyków w matrycy elastomerowej, co wpływa na ich większą aktywność. W konsekwencji, napełniacze tworzą rozbudowaną strukturę w elastomerach. Dodatek cieczy jonowych wpływa także na zwiększenie gęstości sieci przestrzennej, poprawę właściwości wytrzymałościowych oraz na wielkość efektu magnetoreologicznego kompozytów.

8

Inteligentne kompozyty magnetoreologiczne

Boczkowska A., Awietjan S.

Polimery

|

2013

|

T. 58, nr 6

443-449

PL

Prezentowane badania dotyczą nowej grupy materiałów inteligentnych, jakimi są magnetoreologiczne kompozyty elastomerowe (MRE), złożone z ferromagnetycznych cząstek rozmieszczonych w elastomerowej osnowie. Mikrostrukturę wytworzonych MRE oceniano stosując skaningową mikroskopię elektronową. W celu określenia anizotropii magnetycznej i strukturalnej wyznaczono właściwości magnetyczne MRE, ponadto w szerokim zakresie charakteryzowano ich właściwości reologiczne. Względny efekt magnetoreologiczny oznaczono na podstawie analizy wpływu zawartości i rozmiaru cząstek, a także ukierunkowania łańcuchów cząstek na kształtowaną mikrostrukturę wybranego kompozytu. Stwierdzono, że MRE o anizotropowej mikrostrukturze, kształtowanej na etapie wytwarzania w polu magnetycznym, charakteryzują się znacznie większym efektem magnetoreologicznym niż MRE o izotropowym rozmieszczeniu cząstek, dodanych do elastomerowej osnowy w takiej samej ilości. Zauważono również nieliniową zmianę właściwości reologicznych w funkcji udziału cząstek, będącą wynikiem anizotropii strukturalnej i magnetycznej, mającej najistotniejszy wpływ na zmianę właściwości MRE w polu magnetycznym. Zaobserwowano ponadto, że wartością efektu magnetoreologicznego można sterować zmieniając kierunek ułożenia łańcuchów cząstek względem kierunku działania pola. Oznacza to, że w celu uzyskania odpowiednio dużego efektu magnetoreologicznego nie jest konieczne wprowadzenie do osnowy polimerowej dużej ilości cząstek magnetycznych, wystarczy wytworzyć odpowiednią ich mikrostrukturę, co pozwala na korzystne zmniejszenie masy konstrukcji urządzeń, w których wykorzystano materiał na bazie MRE.

EN

The study is related to a new group of intelligent materials, namely magnetorheological elastomer composites (MRE), composed of ferromagnetic particles dispersed in an elastomeric matrix. They exhibit reversible changes of their properties and shape under the magnetic field, what makes them attractive for applications as dampers, sensors or actuators. The microstructure of the produced MRE was studied using scanning electron microscopy. In order to determine the magnetic and structural anisotropy of MRE, their magnetic properties were investigated. The rheological properties of MRE were also characterized in a broad range. The relative magnetorheological effect was evaluated by analyzing the influence of the volume fraction, size and arrangement of the particles on the microstructure of selected composite. It was found, that MRE with an anisotropic microstructure formed during the preparation under the magnetic field show much higher magnetorheological effect than MRE with an isotropic arrangement of the particles, added in the same amount to the elastomeric matrix. A non-linear change of the rheological properties versus particle fraction was also observed, as a result of the structural and magnetic anisotropy, which has a major influence on the change in MRE properties under the magnetic field. Moreover, it was found that the magnetorheological effect can be controlled by changes in the particle alignment according to the magnetic field direction. It means that to obtain a sufficiently high magnetorheological effect it is not necessary to introduce a large amount of magnetic particles into the polymer matrix, but it can be achieved by formation of an appropriate particle microstructure. This is beneficial for reducing the weight of devices based on MRE.

9

Assessment of the Suitability of MREs as a Material Used for Fabrication of Robot Grippers

Malujda I., Talaśka K., Kukla M.

Machine Dynamics Research

|

2013

|

Vol. 37, No. 1

77-84

EN

This article presents the results of tests carried out on one of magnetorheological elastomers based on silicone rubber matrix. The matrix was improved by addition of 10-20μm powdered Fe-Si alloy with 4wt% Si content. The matrix curing process did not involve external magnetic field. The specimens contained different amounts of ferromagnetic particles (by weight). The subject of research was to assess the suitability of magnetorheological elastomers (MRE) as material for fabricating industrial robot grippers. For this purpose a gripper-object model was built. It was used for comparing the Shore A hardness depending on the current in the coil generating the magnetic field.

10

Rola mikrostruktury w kształtowaniu właściwości inteligentnych kompozytów magnetoreologicznych

Boczkowska A.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Inżynieria Materiałowa

|

2011

|

z. 27

3-171

PL

Praca dotyczy nowej grupy materiałów inteligentnych, jakimi są magnetoreologiczne kompozyty elastomerowe (MRE), złożone z ferromagnetycznych cząstek rozmieszczonych w elastomerowej osnowie. O ich atrakcyjności decyduje odwracalna zmiana właściwości i wymiarów pod wpływem pola magnetycznego, dzięki czemu mogą one znaleźć zastosowanie jako elementy tłumiące drgania, czujniki lub aktuatory. W literaturze nie ma pełnej zgodności co do wpływu poszczególnych składników kompozytu na właściwości MRE. Dlatego podjęto badania własne mające na celu szczegółowy opis roli mikrostruktury w kształtowaniu właściwości użytkowych kompozytów magnetoreologicznych. Przeprowadzono badania nad otrzymywaniem MRE, stosując różne elastomery jako osnowę, cząstki ferromagnetyczne o różnym kształcie i rozmiarach, a także promotor adhezji. Wykonano próbki MRE o izotropowym rozmieszczeniu cząstek i ukierunkowanym w polu magnetycznym, przy czym szczególną uwagę zwrócono na ukierunkowanie łańcuchów cząstek pod różnymi kątami. Przeprowadzono także badania wpływu cząstek na budowę elastomeru, stosując analizę termiczną, spektroskopię w podczerwieni i mikroanalizę ramanowską. Wykorzystując metodę elastooptyczną, cyfrową korelację obrazu i metodę elementów skończonych, określono stan naprężeń i odkształceń w osnowie między modelowymi dipolami. Scharakteryzowano dynamikę procesów relaksacyjnych zachodzących w osnowie elastomerowej pod wpływem oddziaływań między cząstkami w polu magnetycznym, wykorzystując nowatorską metodę XPCS opartą na promieniowaniu synchrotronowym. Zbadano mikrostrukturę wytwarzanych MRE, stosując mikroskopię świetlną i skaningową elektronową, a do ilościowej oceny stopnia anizotropii mikrostruktury zastosowano analizę obrazu. W celu określenia anizotropii magnetycznej i strukturalnej MRE przeprowadzono badania właściwości magnetycznych. Wykonano w szerokim zakresie charakterystykę właściwości mechanicznych opracowanych MRE. Wyznaczono bezwzględny i względny efekt magnetoreologiczny, analizując wpływ mikrostruktury kształtowanej na etapie wytwarzania MRE przez różne natężenie pola magnetycznego, zawartość, rozmiary i ukierunkowanie cząstek, zastosowanie promotorów adhezji i osnowy o różnej sztywności. Na podstawie badań stwierdzono, że przy tym samym udziale objętościowym cząstek, MRE o anizotropowej mikrostrukturze, kształtowanej na etapie wytwarzania w polu magnetycznym, charakteryzują się znacznie większym efektem magnetoreologicznym niż MRE o izotropowym rozmieszczeniu cząstek. Po raz pierwszy stwierdzono nieliniową zmianę właściwości reologicznych w funkcji udziału cząstek, co jest wynikiem anizotropii strukturalnej i magnetycznej, która ma najistotniejszy wpływ na zmianę właściwości MRE w polu magnetycznym, czyli efekt magnetoreologiczny. Ponadto stwierdzono, że efektem magnetoreologicznym można sterować przez zmianę kierunku ułożenia łańcuchów cząstek względem kierunku działania pola. Oznacza to, że do uzyskania odpowiednio dużego efektu magnetoreologicznego nie jest konieczne wprowadzenie dużej ilości cząstek, a należy wytworzyć odpowiednią mikrostrukturę, co można uzyskać przy znacznie mniejszym udziale objętościowym cząstek. Ma to korzystny wpływ na zmniejszenie masy konstrukcji urządzeń z zastosowaniem MRE. W wyniku badań własnych opracowano nowe elastomery magnetoreologiczne, o możliwościach aplikacyjnych, charakteryzujące się niezwykle dużym efektem magnetoreologicznym.

EN

The study is devoted to a new group of intelligent materials, such as magnetorheological elastomer composites (MREs), composed of ferromagnctic particles embedded in an elastomer matrix. They exhibit reversible changes of properties and shape under magnetic field, which makes them attractive for application as dampers, sensors or actuators. They are not fully described in literature; especially the effect of the component type and form on the composites properties is not fully known and understood. Therefore, within this work, studies of describing the role of microstructure in the property formation of magnetorheological composites were undertaken. Studies on fabrication of MREs were carried out using different elastomers as a matrix, ferromagnetic particles of various shapes and sizes, and coupling agents. Samples with isotropic and anisotropic particles arrangement were examined. Particles were oriented into chains under external magnetic field. Special attention was paid to fabrication of samples with different orientation of chains to the magnetic field direction. The influence of particles content on the elastomer properties was studied using thermal analysis, infrared and Raman spectroscopies. Distribution of stress and strain in the elastomer matrix between two macro dipoles was studied using photoelastic, digital image correlation and finite elements methods. Dynamics of relaxation in the elastomer matrix. influenced by the particles interactions with the magnetic field, was examined with a novel XPCS method based on synchrotron radiation. The MREs microstructure was studied using light and scanning electron microscopy. Quantitative description of the degree of anisotropy has been performed with computer image analysis. Structural and magnetic anisotropy of MREs was derived from the magnetic studies. Mechanical properties of MREs were also characterized in a broad range. Absolute and relative magnetorheological effects were calculated taking into account the microstructure, which was formed in the course of MREs fabrication, by changing the magnetic field strength, particles volume fraction, shape, arrangement and application of coupling agents. As a result of the studies, it has been found that MREs with an anisotropic microstructure exhibit, for the same particles content, much higher magnetorheological effect in comparison to the isotropic ones. For the first time, the non-linear change of the rheological properties versus particles fraction has been found. It is due to structural and magnetic anisotropy of MREs, which has the greatest influence on changes of the properties under magnetic field, i.e. magnetorheological effect. Moreover, it was found that the magnetorheological effect can be controlled by the particles alignment to the magnetic field lines. It means that it is possible to obtain high magnetorheological effect not by increasing the particles volume fraction, but by the formation of appropriate microstructure. It can be achieved for Iower particles volume fraction, which advantageously decreases weight of devices based on MREs. As a result of this work, new MREs, with application capabilities, characterized by extremely high magnetorheological effect, have been obtained.

11

Wpływ surfaktantów i cieczy jonowych na właściwości magnetyczne i mechaniczne kopolimeru etylen/propylen napełnionego mikro- lub nanometrycznym magnetytem

Masłowski M., Zaborski M.

Polimery

|

2011

|

T. 56, nr 10

743-748

PL

Za pomocą walcarki laboratoryjnej sporządzono magnetyczne kompozyty elastomerowe, na podstawie kopolimeru etylenowo-propylenowego (EPM) napełnionego mikro- lub nanocząstkami tlenku żelaza (Fe3O4), z dodatkiem substancji ułatwiającej ich zdyspergowanie (surfaktantu lub cieczy jonowej). Zbadano właściwości mechaniczne przy rozciąganiu przed i po procesie starzenia termicznego bądź starzenia promieniami UV uzyskanych wulkanizatów. Oceniano również magnetyczne właściwości wytworzonych kompozytów. Stwierdzono, że nanocząstki tlenku żelaza korzystnie wpływają na wytrzymałość mechaniczną wulkanizatów a dodatek do elastomerowej mieszanki surfaktantu lub cieczy jonowej zapobiega tworzeniu się aglomeratów cząstek Fe3O4 i ułatwia dyspergowanie. Wytworzone magnetyczne kompozyty elastomerowe charakteryzują się dobrymi właściwościami magnetycznymi, a cząstki magnetytu zabezpieczają je przed działaniem temperatury oraz promieni UV.

EN

Magnetic elastomer composites based on ethylene-propylene copolymer (EPM) filled with micro and nanoparticles of iron (II, III) oxide (Fe3O4) (Table 1) and dispersion enhancing agents (surfactants or ionic liquids) have been synthesized using a laboratory extruder. (Figs. 1—3, Table 2). The mechanical properties of the obtained vulcanizates on elongation before and after thermal or UV ageing processes was determined (Tables 3, 6 and 7). The magnetic properties of the synthesized composites were also evaluated (Tables 4 and 5). The obtained results confirm that the iron oxide nanoparticles have an positive influence on the mechanical properties of the elastomer and, moreover, the addition of the surfactant or ionic liquid enhances dispersion and inhibits the formation of Fe3O4 agglomerates. The obtained magnetic elastomers were characterized by good magnetic properties and the addition of magnetite generates a resistance to the influence of temperature and UV irradiation.

12

Analysis of magnetic field effect on ferromagnetic spheres embedded in elastomer pattern

Boczkowska A., Czechowski L., Jaroniek M., Niezgoda T.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2010

|

Vol. 48 nr 3

659-676

EN

The results of modelling of the magnetorheological elastomers (MREs) microstructure using Finite Elements Method (FEM) are shown. MREs are solids analogous to magnetorheological fluids consisting of carbonyl-iron particles and a soft elastomer matrix. Fabrication of MREs is performed in an external constant magnetic field. Due to the presence of this field, the ferromagnetic particles tend to arrange themselves into elongated chains according to the magnetic field lines. FEM analysis of the MREs microstructure takes into account two cases: magnetic power and elastic vectors as well as their interactions between the components of the composite. The paper describes spatial ordering of the particles based on their interactions with the magnetic field. Two phenomena were taken into account: the force of a magnetic field and the local magnetic dipoles. Both fields have been modelled for a circular conductor with electrical current.

PL

W pracy przedstawiono wyniki modelowania mikrostruktury magnetoreologicznych elastomerów (MRE) z wykorzystaniem metody elementów skończonych (MES). MRE są odpowiednikami w stanie stałym cieczy magnetoreologicznych, złożonymi z cząstek żelaza karbonylkowego i miękkiej osnowy elastomerowej.Wytwarzanie MRE prowadzone jest w stałym polu magnetycznym. Pod wpływem pola cząstki ferromagnetyczne układają się w łańcuchy wzdłuż linii pola magnetycznego, tworząc strukturę kolumnową. W analizie MES mikrostruktury MRE rozpatrzono siły magnetyczne i sprężystości oraz ich wzajemne oddziaływania pomiędzy składnikami kompozytu. Przedstawiono przestrzenne rozmieszczenie cząstek w oparciu o ich oddziaływania w polu magnetycznym. W rozważaniach wzięto pod uwagę rozkład pola magnetycznego i momenty dipolowe cząstek. W obu przypadkach pole było zamodelowane dla kołowego przewodnika prądu elektrycznego.

13

Uretanowe elastomery magnetoreologiczne aktywowane polem magnetycznym

Boczkowska A., Awietjan S.

Polimery

|

2009

|

T. 54, nr 1

26-30

PL

Otrzymano, opracowane w ramach prac własnych, segmentowe elastomery uretanowe i uretanowomocznikowe (EPU 1,1 oraz EPU 1,25) i porównano ich wybrane właściwości z właściwościami żeli poliuretanowych (PU 80/20 i PU 70/30) uzyskanych na drodze mieszania produktów handlowych. Do elastomerów dodawano różne ilości cząstek ferromagnetycznych (żelaza karbonylkowego) wytwarzając w ten sposób uretanowe elastomery magnetoreologiczne (MRE). Utwardzano je w obecności pola magnetycznego otrzymując strukturę kolumnową z cząstek Fe. Metodą mikroskopii prześwietleniowej oraz SEM oceniano wpływ warunków uzyskiwania MRE na ich strukturę, stwierdzając istotną zależność od udziału cząstek żelaza w kompozycie. W przypadku zawartości większej niż 11,5 % obj. Fe struktura ta przypominała sieć. Metodą VSM badano, w kierunku równoległym i prostopadłym do ułożenia cząstek ferromagnetycznych, właściwości magnetyczne otrzymanych MRE. Zmiana tych właściwości zależy od struktury kompozytu oraz od siły przyłożonego zewnętrznego pola magnetycznego, pod działaniem którego rośnie wartość modułu ścinania a także modułu sprężystości postaciowej (G'').

EN

Urethane and urea-urethane segmental elastomers (EPU 1,1 and EPU 1,25) were synthesized and selected properties of them were compared with those of polyurethane gels (PU 80/20 and PU 70/30) prepared by mixing of commercial products (Table 1). Various amounts of ferromagnetic particles (carbonyl iron) were added to elastomers preparing in this way magnetorheological urethane elastomers (MRE). They were cured in magnetic field and column arrangement of Fe particles has been obtained. The effects of conditions of MRE preparation on their structures were evaluated using transmission microscopy and SEM and significant dependence on the amount of Fe particles in a composite was found (Fig. 1, 2). For Fe amount higher than 11.5 vol. % the structure looks like a net. Magnetic properties of MRE obtained were investigated by VSM method in directions parallel and perpendicular to magnetic particles arrangement (Fig. 5). The changes of properties depend on the composite structure and the power of external magnetic field applied, causing an increase in shear modulus (Fig. 3, 4, 6).

14

Wpływ mikrostruktury na właściwości magnetoreologicznych elastomerów

Boczkowska A., Awietjan S.

Czasopismo Techniczne. Mechanika

|

2009

|

R. 106, z. 1-M

31-36

PL

Magnetoreologiczne elastomery (MREs) zawierające cząstki żelaza karbonylowego w osnowie poliuretanowej były wytwarzana i badane. Dzięki charakterystycznej mikrostrukturze kolumnowej MREs odpowiadają na działanie pola magnetycznego poprzez zmianę właściwości reologicznych. Zbadano próbki o różnym ułożeniu łańcuchów cząstek względem linii pola magnetycznego zastosowanego podczas pomiarów. Wytwarzano także próbki o izotropowym rozmieszczenie cząstek. Stwierdzono, że ukierunkowanie łańcuchów cząstek względem pola magnetycznego ma istotny wpływ na właściwości reologiczne MREs w polu magnetycznym. Moduł sprężystości postaciowej (G') silnie zależy od mikrostruktury MREs, a w szczególności od ułożenia cząstek. Uzyskane krzywe G'([omega]) były aproksymowane równaniem zgodnym z modelem Cassona. Uzyskano i porównano wartości naprężenia uplastyczniającego [tau]0 dla różnych MREs.

EN

In this work urethane magnetorheological elastomers (MREs) consisting of carbonyl-iron particles and a polyurethane matrix were manufactured and studied. Due to the characteristic columnar microstructure, MREs respond to the magnetic field by changing their rheological properties. The samples with different arrangement of particle chains relative to the magnetic field lines during measurement were studied. Also samples with the isotropic particles distribution were fabricated. The significant influence of the ferromagnetic particles arrangement on the rheological properties of the MREs in the relation to an external magnetic field was found. Storage modulus (G') strongly depend on the MREs microstructure, in particular on particles arrangement. Measured G'([omega]) curves were approximated with Casson's model. According to the approximation values of yield stress [tau]0 for different MREs were compared.

15

Właściwości cykliczne anizotropowych kompozytów magnetoreologicznych z matrycą z elastomeru termoplastycznego

Kaleta J., Zając P.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Nauki Techniczne

|

2007

|

Z. 4

47-49

PL

W pracy przedstawiono metodykę badań oraz wyniki eksperymentalne prezentujące własności cykliczne izotropowych elastomerów magnetoreologicznych. Testowane materiały zbudowane były z matrycy z elastomeru termoplastycznego, w którym umieszczono cząstki żelaza o wielkości około 60 mikrometrów. Elastomer termoplastyczny zastosowano [1-2] ze względu na dużo lepsze własności mechaniczne, niż powszechnie stosowane, w produkcji kompozytów magnetoreologicznych, silikony. Kompozyty wytworzono samodzielnie. Rozważano udział objętościowy proszku ferromagnetycznego w kompozycie. Stosowano zarówno proszki o jednakowej granulacji jak i mieszane. Opanowano wytwarzanie kompozytu, zarówno przy stymulacji proszku magnetycznego polem magnetycznym, jak i w warunkach jego chaotycznego rozmieszczenia.

EN

The paper presents cyclic properties of isotropic magnetorheological composites with thermoplastic elastomer matrix. Tested materials were manufactured from thermoplastic elastomer matrix with included small iron particles of diameter approximately 60 micrometers. The experimental stand makes use of MTS hydraulic strength machine with additional magnetic circuit. Both magnetic and mechanical fields were controlled. Specimens were subjected to cyclic shear loading.

16

Elastomery magnetoreologiczne - właściwości, technologia i zastosowania

Bednarek S.

Inżynieria Materiałowa

|

2003

|

R. XXIV, nr 1

39--44

PL

Elastomery magnetoreologiczne są grupą kompozytów, składających się z cząstek ferromagnetycznych o rozmiarach od około 10 mikrometrów do około 0,5 mm, rozproszonych w osnowie z tworzywa sztucznego o bardzo dużej podatności na odkształcenia sprężyste, np. z kauczuku silikonowego. Celem zwiększenia przewodności elektrycznej elastomerów magnetoreologicznych domieszkuje się osnowę cząstkami grafitu lub srebra albo używa jako osnowy przewodzących polimerów, natomiast dla zwiększenia podatności tych materiałów na odkształcenia w osnowie wytwarza się pory. Przedstawiono struktury różnych typów wspomnianych materiałów i kryteria ich klasyfikacji. Opisano również skład i sposoby otrzymywania elastomerów magnetoreologicznych. Omówiono podstawowe właściwości wyróżnionych typów tych materiałów, takie jak: wzrost efektywnego modułu sztywności, zdolność do odkształceń w polu magnetycznym oraz magnetostrykcję i ujemny magnetoopór i ich sprzężenie w elastomerach magnetoreologicznych z osnową przewodzącą. Fizyczne przyczyny wspomnianych właściwości zostały wyjaśnione i przedstawione. Oddziaływanie między namagnesowanymi cząstkami i zewnętrznym polem magnetycznym, przyłożonym do próbki elastomeru, powoduje wzrost efektywnego modułu sztywności i magnetostrykcję. Opisano także efekt piezoindukcyjny i zmiany grubości elastomerów magnetoreologicznych z osnową przewodzącą podczas przepływu w nich prądu elektrycznego. Przyczyną zmian grubości jest działanie siły elektrodynamicznej na próbkę elastomeru magnetoreologicznego, natomiast przyczyną efektu piezoindukcyjnego jest ruch części próbki tego elastomeru w jej własnym polu magnetycznym. Wzajemne oddziaływanie między namagnesowanymi cząstkami i ich przekazywanie przez bardzo podatną na odkształcenia osnowę na cząstki zwiększa przewodność elektryczną i powoduje ujemny magnetoopór. Omawiając wymienione właściwości podano przykłady zastosowań elastomerów magnetoreologicznych w nowoczesnych urządzeniach technicznych.

EN

The magnetorheological elastomers are group of composites consisted with ferromagnetic particles of size from about 10 micrometres to about 0.5 mm, dispersed in matrix made of plastic of high susceptibility to elastic deformation, in rubber silicone for example. In aim increasing of the electrical conductivity of this magnetorheological elastomers its matrix can be doped through silver or graphite particles or conducting polymers can be used. Also for increase susceptibility of this magnetorheological elastomers to deformations a pores in its matrix are made. Structures of the different types of this mentioned materials and they classification criteria are presented. Composition and production methods of the magnetorheological elastomers are also described in this article. Basic properties of marked types of the magnetorheological elastomers it as: increasing of the effective rigidity modulus, ability to deformations in the magnetic field and also magnetostriction and magnetoresistance and their coupling in case of the magnetorheological elastomers with conducting matrix are discussed. The physical causes of this mentioned properties are also explained and presented. Interaction between magnetised particles and external magnetic field applied to magnetorheological elastomer sample brings the increasing of the effective rigidity modulus and magnetostriction. The piezoinductive effect and thickness changes of magnetorheological elastomers with conducting matrix during electric current flow are also described. A cause of the thickness changes is the electrodynamics force action on the magnetorheological elastomer sample. A cause of the piezoinductive effect is motion of the parts magnetorheological elastomer sample during its deformation in our magnetic field. Mutual interaction between magnetised particles and transmission of its by very susceptible to deformation matrix into particles increasing electrical conductivity brings negative magnetoresistance. Applications examples of the magnetorheological elastomers in modern technical devices are given during discussion of the mentioned properties and effects.